5.4 - Propriedades das espumas rígidas

As espumas rígidas de PU (Tabela 5.5) são materiais termorrígidos, de baixa densidade, com células fechadas apresentando uma estrutura altamente reticulada (Capítulo 1). Espumas rígidas com células abertas são utilizadas somente em aplicações especiais. O caráter termorrígido é evidenciado pelo fato de que as espumas rígidas não são fusíveis, tem alto ponto de amolecimento e boa resistência a produtos químicos. O material pode ser usado em faixas de temperatura de -200ºC a +150ºC. O contato, por curtos períodos de tempo, com matérias que estejam numa temperatura de 250ºC, como a cobertura com betumem quente, não danifica a espuma. Apesar do seu caráter termorrígido as espumas rígidas de PU são mais dúcteis do que friáveis (ISO 6187 - ASTM C421). As propriedades dependem da densidade da espuma. A tensão de ruptura e o módulo aumentam com o aumento da densidade e somente o alongamento na ruptura decresce.

Isotropia & anisotropia - A estrutura celular, formada pelo esqueleto e paredes que suportam a construção da espuma, tem grande influência nas propriedades. As propriedades deste modelo dependem do tamanho das células e especialmente do formato (Figura 5.3). As células esféricas exibem as mesmas propriedades em todas as direções e a espuma é isotrópica. Contudo, as células podem ser alongadas (elípticas) na direção do crescimento, e a espuma então apresentará propriedades diferentes, nos dois sentidos principais, e será anisotrópica.

Figura 5.3 - Células esféricas e elípticas

As espumas rígidas de PUR e PIR apresentam anisotropia e as suas propriedades são superiores quando medidas no sentido da espumação. Na Figura 5.4, temos a curva de tensão/deformação de uma espuma rígida com densidade de 34 kg/m3. Nela vemos que a espuma rígida mostra uma maior resistência à compressão na direção (1) de crescimento da espuma, sendo anisotrópica.

  
1 1 - Na direção do crescimento da espuma.

Estrutura celular - A grande maioria das aplicações requer espumas rígidas com células fechadas, porém, dependendo do surfactante e do agente de expansão usado, as células podem ser abertas, fechadas e em alguns casos mistas. Células pequenas têm um diâmetro menor que 0,25 mm, e as grandes, maior que 0,5 mm. Normalmente, as espumas rígidas contêm de 90 a 95% de células fechadas (ISO 4590 - ASTM D2856), e dependendo do agente de expansão empregado, têm coeficiente de condutividade térmica, extremamente baixo, sendo usadas em isolamento térmico. Todavia, possuem baixa absorção de som, pois, os processos de difusão e fluxo são impedidos pelas paredes das células.

5.4.1 - Propriedades mecânicas da espumas rígidas